WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

"ТЕПЛОТЕХНИКА "

Омск 2012

1

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

Кафедра теплотехники и тепловых двигателей

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕПЛОТЕХНИКА»

Составитель В.И. Подгурский Омск СибАДИ УДК 621.317. ББК 31. Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю.А. Буров Работа одобрена научно-методическим советом направления 140501 в качестве методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Теплотехника» для студентов всех форм обучения.

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Теплотехника» / сост. В.И. Подгурский. Омск: СибАДИ, 2012.

32 с.

В методических указаниях представлены лабораторные работы по дисциплине «Теплотехника». Описание каждой лабораторной работы дополнено краткой теорией, методическими указаниями и списком контрольных вопросов.

Справочный материал вынесен в приложение. Словарь терминов содержит используемые понятия и их определения.

Табл. 3. Ил. 4. Библиогр: 3 назв.

ФГБОУ ВПО «СибАДИ», Введение Цели лабораторного практикума – закрепление студентами материала лекционного курса, развитие навыков самостоятельной работы с приборами при проведении теплотехнических экспериментов, обучение методам определения теплофизических свойств рабочего тела и проведению расчетов, а также умению делать выводы на основании полученных результатов.

Лабораторные работы выполняются с использованием программы «Виртуальная лаборатория по технической термодинамике и теплопередаче», разработанной Б.Ф. Кузнецовым и Г.Д. Тарановой на кафедре «Гидравлика, теплотехника и гидропривод» Тверского государственного технического университета и приобретённой СибАДИ в 2010 году.





Основные понятия и определения, используемые в процессе выполнения лабораторных работ, сведены в словарь терминов.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Правила работы в лаборатории.

Находясь в лаборатории, студент обязан строго соблюдать правила техники безопасности. В целях обеспечения безопасности при проведении испытаний двигателя студенты перед выполнением первой работы должны пройти инструктаж по технике безопасности и противопожарным мерам. Инструктаж регистрируется в специальном журнале с росписью каждого студента о том, что он ознакомлен с правилами и обязуется их выполнять. Студенты, не прошедшие инструктаж, к выполнению лабораторных работ не допускаются.

Включение лабораторных стендов разрешается только в присутствии обслуживающего персонала или преподавателя после проверки готовности студента к работе. При выполнении лабораторных работ следует соблюдать инструкции по эксплуатации измерительных приборов и оборудования.

2. Порядок выполнения лабораторных работ.

Студенту необходимо подготовиться к выполнению лабораторной работы, изучив соответствующий материал лекций, учебников, а также данного методического руководства. При этом студент должен усвоить цель работы, методику выполнения, схему лабораторной установки, а также подготовить протокол испытаний.

Перед началом работы преподаватель проводит опрос студентов для выяснения уровня их подготовки.

После проведения экспериментов студент подписывает у преподавателя протокол испытаний и расчеты, приводит в порядок свое рабочее место, оформляет и защищает отчет по выполненной работе.

Выполнение и защита работ производится группами, состоящими из 56 студентов. К выполнению следующей лабораторной работы допускаются студенты только после защиты предыдущей работы.

В конце семестра при условии защиты всех работ студент получает зачет по лабораторному практикуму.

3. Требования к оформлению отчета.

Отчет по лабораторной работе выполняется рукописным или машинописным способом, аккуратно и грамотно.

Отчет должен содержать:

краткое изложение теории и схему экспериментальной установки;

протокол испытаний;

необходимые расчеты, графики;

выводы, где даются оценка и заключение о полученных результатах.

Изложение содержания отчета должно быть логически последовательным и кратким. Сокращение слов в тексте, за исключением общепринятых в русском языке, не допускается.

Результаты экспериментов оформляют в виде таблиц. Значения символов и числовых коэффициентов расшифровывают непосредственно под формулой в той последовательности, в какой они приведены в ней, например:

где q плотность теплового потока, Вт/м2; коэффициент теплопроводности материала образца, Вт/(мК); толщина образца, м;

t1 и t2 – значения температур на противоположных поверхностях образца, оС.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ В ПРИЛОЖЕНИИ

К РЕШЕНИЮ ОДНОГО ИЗ ВИДОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ





Цели лабораторной работы: закрепление знаний по разделу «Первый закон термодинамики», исследование энергетического баланса газового потока.

Задача исследования: определение с помощью уравнения первого закона термодинамики количества теплоты, отдаваемого в окружающую среду в условиях лабораторной установки.

Оборудование и оснащение: имитационная экспериментальная установка по определению параметров газового потока, создаваемого компрессором.

термодинамической теории и имеет огромное прикладное значение при исследовании термодинамических процессов изменения состояния рабочего тела. Первый закон термодинамики является частным случаем всеобщего закона превращения и сохранения энергии применительно к термодинамическим явлениям: «Энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах».

Тела, участвующие в термодинамическом процессе, обмениваются энергией. Передача энергии от одного тела к другому происходит двумя способами:

1-й способ реализуется при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинетической энергией между молекулами соприкасающихся тел либо лучистым переносом внутренней энергии. При этом энергия передается от более нагретого к менее нагретому. Количество энергии, переданной 1-м способом от одного тела к другому, называется количеством теплоты или теплотой Q [Дж], а способ – передачей энергии в форме теплоты.

2-й способ связан с наличием силовых полей или внешнего давления. Для передачи энергии этим способом тело должно либо передвигаться в силовом поле, либо изменять свой объем под действием внешнего давления, т. е. передача энергии происходит при условии перемещения всего тела или его части в пространстве. При этом количество переданной энергии называется работой L [Дж], а способ передачи энергии совершается в форме работы. Количество энергии, полученное телом в форме работы, называется работой, совершенной над телом, а количество энергии отданной называется затраченной телом работой.

Теплота, полученная (отданная) телом, и работа, совершенная (затраченная) над телом, зависят от условий перехода тела из начального состояния в конечное, т.е. зависят от характера термодинамического процесса. Таким образом, теплота и работа это энергетические характеристики процессов механического и теплового взаимодействий системы с окружающей средой.

Для термодинамических процессов закон устанавливает взаимосвязь между теплотой, работой и изменением внутренней энергии термодинамической системы. В общем случае первый закон термодинамики для закрытой термодинамической системы можно записать где Q количество теплоты, подведенное (отведенное) к системе; L работа, совершенная системой (над системой); (U2 – U1) изменение внутренней энергии в данном процессе.

Теплота, сообщаемая системе, идет на приращение ее внутренней энергии и на совершение внешней работы:

Q 0 – теплота подводится к системе;

Q 0 – теплота отводится от системы;

L 0 – работа совершается системой;

L 0 – работа совершается над системой.

Для 1кг рабочего тела уравнение первого закона термодинамики имеет следующий вид:

Основные уравнения первого закона термодинамики (1) и (2) были выведены для процессов, в которых работа расширения газа затрачивалась на преодоление внешних сил и была равна их работе.

Изменение кинетической и потенциальной энергии газа при расширении не учитывалось ввиду его незначительности. В поршневых двигателях внутреннего сгорания (впуск свежего заряда и выпуск продуктов сгорания); в компрессорах и турбинах паросиловых установок и агрегатах наддува, двигателей внутреннего сгорания; в теплообменных аппаратах и других устройствах газ перемещается с большой скоростью. Пренебрегать изменением кинетической энергии движущихся масс газа нельзя и поэтому уравнение первого закона термодинамики принимает другой вид.

С целью облегчения анализа процесса принимаются следующие допущения:

движение газа по каналу установившееся и неразрывное;

скорости по сечению, перпендикулярному оси канала, постоянны;

трением частичек газа между собой и о стенки канала пренебрегаем;

параметры потока во всех точках поперечного сечения канала неизменны.

Для закрытой термодинамической системы l обозначало работу, связанную с изменением объёма от v1 до v2. Открытые системы в отличие от закрытых могут обмениваться со средой массой, которая перемещается с большой скоростью, в этом случае работа l для потока газа разделяется на составляющие:

lпрот = p2v2 – p1v1 – работа проталкивания, затрачиваемая на движение потока;

lтехн – техническая работа (турбины, компрессора, насоса, вентилятора и т.д.);

lw = (W22 – W12 )/2 – работа, обуславливающая изменение кинетической энергии потока, где W1,W2 – скорости потока в начале и в конце канала;

lh = g(Z2 – Z1) – работа, обуславливающая изменение потенциальной энергии потока, где Z1, Z2 – геометрическая высота положения начала и конца канала.

Таким образом, уравнение первого закона термодинамики для потока, выраженное через внутреннюю энергию, будет иметь следующий вид:

q = (u2 – u1) + (W22 – W22 )/2 + g·(Z2 –Z1) + p2·v 2 – p1·v 1+ lтехн или q = (u2+p2·v2)(u1+p1·v1) + (W22 –W22 )/2 + g·(Z2–Z1) + lтехн. (3) Выражение u+pv, входящее в уравнение (3), является параметром состояния газа, поскольку u и pv для каждого газа имеют вполне определенные значения. Сумму u+pv называют энтальпией газа и обозначают буквой h.

Следовательно, Тогда уравнение первого закона термодинамики для потока газа, выраженное через энтальпию (4), примет вид Лабораторная работа выполняется на экспериментальной установке в режиме имитации термодинамических процессов в потоке газа. Моделирование процесса выполнено с использованием основных термодинамических зависимостей в сочетании с эмпирическими математическими моделями, полученными опытным путём. Установка состоит из персонального компьютера и имитационной модели лабораторного стенда, предназначенного для определения параметров воздушного потока, создаваемого компрессором.

Рабочее тело воздух компрессором 1 (рис. 1) забирается из окружающей среды, сжимается и поступает в горизонтальный участок трубы 5. Воздух на пути из окружающей среды в компрессор проходит через воздухомерное устройство 2 типа «Труба Вентури».

Количество воздуха, проходящее через установку, может изменяться с помощью заслонки 3. Для этого необходимо поместить курсор на соответствующую стрелку ( или ). Параметры окружающей среды измеряются приборами, расположенными на панели 11 «Окружающая среда» (ртутный чашечный барометр и жидкостно-стеклянный термометр). На панели 4 «Статические напоры» расположены три U-образных манометра для измерения статических давлений в сечениях: «горло» воздухомера Н, на входе в компрессор Нв и за компрессором Нн. В результате подведенного тепла, воздух, проходя от сечения II, где его температура равна температуре окружающей среды t1 = tокр, нагревается до температуры t2а, которая измеряется термопарой 6 в комплекте со вторичным прибором. Для определения мощности, подведенной к электродвигателю компрессора, служит панель 8 «Работа компрессора» с размещенными на ней амперметром и вольтметром.

Мощность, израсходованная на нагрев горизонтального участка трубы 5, определяется по показаниям вольтметра и амперметра, расположенных на панели 10 «Нагрев трубы». Для повышения напряжения необходимо поместить курсор на ползунок реостата и, нажав левую кнопку мыши, переместить его.

Разделим всю термодинамическую систему на два участка (две подсистемы): первый участок от входного сечения I до сечения IIа, а второй от сечения IIа до сечения II (рис. 2). Каждый из этих участков заключается в свою контрольную оболочку (на схеме показаны пунктирной линией).

При установившемся режиме теплообмена внутри установки и с окружающим воздухом температура трубы tx не меняется. В условиях этого стационарного режима работы установки уравнение первого закона термодинамики (5) для 1-го участка (подсистемы) приобретает вид где lэ1– работа электрического тока, подаваемого на электродвигатель компрессора, здесь G – расход воздуха, рассчитываемый по показаниям вакуумметра воздухомерного устройства; Nэ – мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, оценивается по показаниям амперметра и вольтметра. Часть этой мощности передается воздуху в виде технической работы, совершаемой компрессором, а часть – в виде тепла; qн1 – количество тепла, отдаваемое системой на 1-м участке в окружающую среду.

Рис. 2. Расчётная схема исследуемой термодинамической системы Уравнение первого закона термодинамики для 2-го участка (подсистемы) приобретает вид где lэ2– работа электрического тока, подаваемого на нагрев трубы, здесь Nн – мощность, потребляемая на нагрев трубы, преобразуемая целиком в тепло и оцениваемая по показаниям амперметра и вольтметра, часть этой мощности отводится в окружающую среду; qн – количество тепла, отдаваемое системой на 2-м участке в окружающую среду.

Для термодинамической системы в целом уравнение первого закона термодинамики образуется суммированием уравнений (6) и (7) и представляется в виде где qн1 и qн2 – общее количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду на участках 1 и 2.

Лабораторная работа выполняется на IВМ-cовместимом компьютере в среде операционной системы Windows 3.1 и выше. Для проведения работы необходимо запустить программу WLTT_SibADI.

Перед тем, как приступить к выполнению лабораторной работы, необходимо внимательно ознакомиться со схемой установки, представленной выше, а также на экране монитора.

Перед выполнением работы студенты должны знать теоретические положения изучаемого явления, ознакомиться с оборудованием, изучить порядок проведения работы. Студентам необходимы навыки работы на компьютере в операционной среде Windows 3.1. До начала работы нужно подготовить бланк «Протокол наблюдений» по образцу табл. 1.

Температура воздуха при входе в воздухомер (сечение I) Температура воздуха при входе в трубу (сечение IIа) Температура воздуха при выходе из трубы (сечение II) Показания пьезометра (после компрессора) Напряжение и сила тока, потребляемого компрессором Напряжение и сила тока, потребляемого на нагрев трубы Температура окружающей Задача исследования ставится преподавателем. Студенты предварительно определяют данные, необходимые для решения задачи.

Работу выполняют в следующей последовательности:

1. Запустить программу WLTT_SibADI, для этого необходимо подвести курсор мыши к ярлыку программы на рабочем столе и дважды щелкнуть по левой клавише мыши.

2. Выбрать программу «Первый закон» и запустить на исполнение (поместить на пиктограмму программы курсор мыши и щелкнуть по левой клавише мыши). На экране компьютера появится окно программы.

3. Выбрать нужную опцию, для этого необходимо поместить курсор мыши на закладку «Выполнение» и щелкнуть по левой клавише.

4. Задать необходимую скорость потока с помощью заслонки 3.

5. Установить напряжение на нагревателе, перемещая ползунок реостата на панели «Нагрев трубы».

6. Включить компрессор нажатием кнопки «Вык.» на панели «Работа компрессора».

7. Дождаться, когда установится стационарный режим, и произвести все необходимые измерения. Фиксация показаний приборов осуществляется установкой курсора мыши на шкалу соответствующего прибора.

8. Повторить пп. 4–5 до выполнения задачи исследования.

Данные измерений занести в табл. 1.

1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле 2. Перепад давления воздуха в воздухомере:

где – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м3;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; Н – показание вакуумметра («горло») воздухомера, переведенное в м вод. ст.

3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера:

где R – удельная газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/(кгК).

4. Расход воздуха:

5. Абсолютное давление в сечении на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу:

где Нн показание пьезометра (после компрессора), переведенное в м вод. ст.

6. Плотность воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу:

где t2а – температура воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу (сечение IIа), °С.

7. Плотность воздуха на выходе из трубы:

где t2 – температура воздуха на выходе из трубы (сечение II), °С.

8. Значение энтальпии воздуха h в сечениях I, IIa и II определяется по общему уравнению где ср – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая может быть принята не зависящей от температуры и равной 1,006 кДж/(кг°С); tj – температура в рассматриваемом сечении, °С; j – индекс рассматриваемого сечения (I, IIa или II).

9. Средняя скорость потока Wj в сечениях IIa и II определяется по общему уравнению где F – площадь проходного сечения для потока воздуха, одинаковая для сечений IIa и II и равная 1,3510-3 м2; j – плотность воздуха в рассматриваемом сечении, кг/м3; j индекс рассматриваемого сечения (IIa или II).

Скорость потока воздуха в сечении I (на входе в воздухомер из окружающей среды) должна быть принята равной W1 = 0.

10. Изменение потенциальной энергии на участке I IIа:

Так как в данной работе (Z2а – Z1) = 0,4 м, то lh = 0,0039 кДж/кг одинаково для всех опытов и сравнительно мало. Поэтому величиной этого слагаемого в уравнении (1) можно пренебречь.

11. Работа электрического тока lэ1 на I-м участке (подсистеме):

где Iк – сила тока, потребляемая электродвигателем компрессора, А;

Uк – напряжение, подаваемое на электродвигатель компрессора, В.

12. Работа электрического тока lэ2 на II-м участке (подсистеме):

где Iн – сила тока, потребляемая на нагрев трубы, А; Uн – напряжение, подаваемое на нагрев трубы, В.

Пояснения к расчетам некоторых величин при заполнении таблицы результатов расчета:

Результаты расчетов заносят в табл. 2.

Перепад давления воздуха в воздухомере состоянию в горле воздухомера Средняя скорость потока в Плотность воздуха при выходе из трубы (сечение II) Средняя скорость потока при выходе из трубы (сечение II) Работа электрического тока на первом участке (подсистеме) Изменение энтальпии потока на первом участке (подсистеме) энергии потока на первом участке Теплота, отдаваемая на первом участке в окружающую среду Работа электрического тока на втором участке (подсистеме) Изменение энтальпии потока на втором участке (подсистеме) Изменение кинетической энеркДж/кг гии потока на втором участке Теплота, отдаваемая на втором участке в окружающую среду Теплота, отдаваемая в окруqн 1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель.

2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

3. Какими методами измеряется температура в данной работе?

4. Как измеряется и регулируется расход воздуха в данной работе?

5. На что расходуется мощность, подведенная к компрессору, и как она определяется?

6. Сформулируйте и напишите аналитические выражения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек.

7. Каков физический смысл величин, входящих в уравнения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек?

8. Дайте определение и поясните физический смысл понятий теплоты и работы в технической термодинамике.

9. Что означают знаки « + » и « » для теплоты и работы?

10. На что и каким образом влияет изменение нагрева трубы при постоянном расходе воздуха?

11. На что расходуется мощность, подведенная для нагрева трубы, и как она определяется?

12. Как осуществляется выбор контрольных оболочек (границ) подсистем (системы) применительно к данной лабораторной работе?

13. В каком месте и почему границы подсистем (системы) размыкаются?

14. Что называется внутренней энергией рабочего тела?

Свойства внутренней энергии и расчетные формулы.

15. Что называется энтальпией рабочего тела? Свойства энтальпии и расчетные формулы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЁМКОСТИ ВОЗДУХА

Цели лабораторной работы: закрепление знаний по разделу «Теплоёмкость»; изучение методики проведения калориметрического эксперимента.

Задачи исследования:

определение экспериментальным путём удельной массовой теплоемкости воздуха;

сравнение полученных значений с табличными данными.

Оборудование и оснащение: имитационная экспериментальная установка по определению теплоемкости воздуха.

Теплоемкостью тела называют количество теплоты, необходимое для нагревания или охлаждения тела на 1К.

Теплоемкость единицы количества вещества называют удельной теплоемкостью. Часто удельную теплоемкость для краткости называют просто теплоемкостью.

Количество газа может быть задано массой, объемом и числом киломолей. В зависимости от способа задания количества газа различают следующие теплоемкости:

с – массовая теплоемкость, Дж/ (кгК);

с – объемная теплоемкость, Дж/ (нм3 К);

c – молярная теплоемкость, Дж/(кмоль К).

Между названными теплоемкостями существуют следующие зависимости:

где н и н – удельный объем и плотность при нормальных условиях (р=101,3 кПа; t=0 oC).

Количество теплоты, сообщаемое рабочему телу, зависит от особенностей термодинамического процесса. Практическое значение имеют два вида теплоемкости в зависимости от термодинамического процесса: изохорная и изобарная.

Теплоемкость при v = const – изохорная.

cv – массовая изохорная теплоемкость;

cv – объемная изохорная теплоемкость;

cv молярная изохорная теплоемкость.

Теплоемкость при p = const – изобарная.

cр массовая изобарная теплоемкость;

cр – объемная изобарная теплоемкость;

cр – молярная изобарная теплоемкость.

При одинаковом изменении температуры в процессе, осуществляемом при p = const, расходуется теплоты больше, чем в процессе при v = const. Это объясняется тем, что в изохорном процессе теплота, сообщаемая телу, расходуется лишь на изменение его внутренней энергии, тогда как при изобарном теплота расходуется и на увеличение внутренней энергии, и на совершение работы расширения. Для идеального газа справедливо уравнение Майера, которое устанавливает соотношение между удельными массовыми изобарной и изохорной теплоемкостями:

где R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг К).

Удельная газовая постоянная R имеет физический смысл работы расширения 1 кг идеального газа при нагревании его на 1К при постоянном давлении. Она индивидуальна для каждого газа.

Для молярных теплоёмкостей уравнение Майера имеет вид где 8314 – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмольК).

В термодинамике и ее приложениях большое значение имеет отношение изобарных и изохорных теплоемкостей:

где k – показатель адиабаты идеального газа.

Расчеты показывают, что приближенно можно принять для одноатомных газов k 1,67; двухатомных k 1,4; трехатомных k 1,29.

Из уравнений (1) и (3) следует, что а из уравнений (2) и (3) Так как с увеличением температуры газа теплоемкости увеличиваются, то значение k уменьшается, приближаясь к единице, но всегда остается больше нее.

Зная величину k, можно определить значение соответствующей теплоемкости. Так, например, из уравнения (4) имеем а т.к. ср = k с, то получим Аналогично для молярных теплоемкостей из уравнения (5) получим В адиабатном теплоемкость равна нулю, а в изотермическом стремится к бесконечности.

Теплоемкость газов зависит от температуры и в некоторой степени от давления. Зависимость теплоемкости от давления невелика и ею в большинстве расчетов пренебрегают. Зависимость же теплоемкости от температуры значительна и ее необходимо учитывать. Зависимость истинной теплоемкости от температуры может быть представлена в виде полинома степени n:

Для инженерных расчетов используют упрощенную зависимость Если построить графически зависимость теплоемкости от температуры по уравнению (10), то это будет криволинейная зависимость (рис. 1). Как показано на рисунке, каждому значению температуры соответствует свое значение теплоемкости, которое принято называть истинной теплоемкостью.

Рис. 1. График зависимости теплоемкости от температуры запишется так:

Следовательно, истинная теплоемкость есть отношение бесконечно малого количества теплоты dq к бесконечно малому изменению температуры dt. Другими словами, истинная теплоемкость – это теплоемкость газа при данной температуре. На рис. 1 истинная теплоемкость при температуре t1 обозначена сt1 и изображается отрезком 1-4, при температуре t2 – сt2 изображается отрезком 2-3.

Из уравнения (12) получим В практических расчетах всегда определяют количество теплоты при конечном изменении температуры, поэтому используют среднюю теплоемкость, которую определяют для процесса, происходящего в интервале температур от t1 до t2, по формуле Значения средних теплоемкостей для различных веществ приводятся в термодинамических таблицах в интервале температур от 0 оС до заданной температуры t.

Рассчитанную среднюю теплоемкость в интервале температур от t1 до t2 используют для нахождения количества теплоты, переданной рабочему телу.

где G – массовый расход газа, кг/с.

2.3. Описание экспериментальной установки Воздух, являющийся в данном случае рабочим телом, забирается компрессором 1 из окружающей среды (рис. 2).

Параметры воздуха в окружающей среде измеряют ртутным барометром и термометром, расположенными на панели «Окружающая среда». Далее поток воздуха направляется в воздухомерное устройство 2 типа «Труба Вентури». Количество проходящего воздуха регулируется заслонкой 3. По системе соединительных трубопроводов поток воздуха поступает во входное сечение исследуемого участка горизонтальной металлической трубы 5. С помощью U-образного манометра 4 измеряется разрежение в «горле» воздухомера. Горизонтальный участок трубы нагревается за счет электрического тока, подводимого через трансформатор 8.

Температура на входе в трубу измеряется погружной термопарой 6, на выходе из трубы в сечении – погружной термопарой 7 в комплекте с потенциометром. Мощность теплового потока, затраченная на нагрев трубы, находится по показаниям амперметра и вольтметра, расположенных на панели 9 «Нагрев трубы».

Рис. 2. Схема экспериментальной установки Работу выполняют в следующей последовательности:

1. Запустить программу WLTT_SibADI, для этого необходимо подвести курсор мыши к ярлыку программы на рабочем столе и дважды щелкнуть по левой клавише мыши.

2. Выбрать программу «Первый закон» и запустить на исполнение (поместить на пиктограмму программы курсор мыши и щелкнуть по левой клавише мыши). На экране компьютера появится окно программы.

3. Измерить вольтметром напряжение. Выбрать нужную опцию, для этого необходимо поместить курсор мыши на закладку «Выполнение» и щелкнуть по левой клавише.

4. Установить напряжение на нагревателе, перемещая ползунок реостата на панели «Нагрев трубы».

5. Включить компрессор нажатием кнопки «Вык.» на панели «Работа компрессора».

6. Дождаться, когда установится стационарный режим, и произвести измерения температур воздуха на входе в трубу t1 и выходе из неё t2. Полученные значения занести в протокол наблюдений.

7. Измерить вольтметром напряжение, а амперметром – силу тока в цепи нагревателя. Ротаметром 7 измерить объемный расход воздуха. Результаты замеров внести в протокол наблюдений.

Фиксация показаний приборов осуществляется установкой курсора мыши на шкалу соответствующего прибора.

При расчете средней удельной массовой изобарной теплоемкости воздуха тепловыми потерями в окружающую среду пренебрегаем.

1. Вычислить тепловой поток, создаваемый нагревателем:

где Iн – сила тока, потребляемая на нагрев трубы, А; Uн – напряжение, подаваемое на нагрев трубы, В.

2. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле где В – показание барометра, мбар; tокр – температура окружающей среды, равная температуре воздуха при входе в воздухомер, °С.

3. Перепад давления воздуха в воздухомере:

где – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м3;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; H – показание вакуумметра (горло воздухомера), м вод. ст.

4. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера:

где R – удельная газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/(кгК).

5. Массовый расход воздуха:

6. Определить удельную массовую изобарную теплоемкость воздуха (процесс теплообмена в проточном калорифере считают изобарным, т.к. его гидравлическое сопротивление много меньше абсолютного давления воздуха, протекающего через установку):

7. Вычислить удельную массовую теплоемкость воздуха в изохорном процессе по уравнению Майера:

8. Найти среднее значение удельной массовой изобарной теплоемкости с помощью таблиц и формулы (14):

Данные измерений и результаты расчётов занести в табл. 1 и сравнить табличное значение теплоёмкости в заданном интервале температур с полученными экспериментальным путём.

Протокол наблюдений и результаты расчётов 10 Удельная массовая изобарная 11 Удельная массовая изохорная 1. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

2. Какую теплофизическую характеристику вещества называют теплоемкостью?

3. Какие виды удельных теплоемкостей вы знаете?

4. От каких факторов зависит теплоемкость газов?

5. Как определить среднюю теплоемкость в заданном интервале температур?

6. Какая связь существует между изобарной и изохорной теплоемкостями?

7. Что называется истинной теплоёмкостью?

8. Каков физический смысл удельной газовой постоянной?

9. Какую размерность имеет удельная объемная теплоемкость?

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

абсолютного вакуума.

Абсолютной называют температуру, значение которой определяют по шкале Кельвина. За начало отсчета этой шкалы принято состояние вещества, при котором средняя скорость поступательного движения молекул равна нулю.

Адиабатный процесс – термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой.

Вынужденным называют движение среды, возникающее под действием внешних источников (часто источниками движения являются насосы и вентиляторы).

Идеальным называют газ, в котором отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами, а размерами молекул можно пренебречь по сравнению с размерами термодинамической системы.

происходящий при постоянном давлении.

Изотермический процесс – термодинамический процесс, происходящий при постоянной температуре.

Изотермической называют поверхность, в различных точках которой температуры одинаковы.

происходящий при постоянном объеме.

Истинная теплоемкость представляет собой отношение количества теплоты dQ, полученной веществом при бесконечно малом изменении его состояния, к изменению температуры тела dT в данном процессе.

Парциальным называют давление, которое создает данный компонент смеси газов на стенки сосуда, в котором он находится.

Политропный процесс – термодинамический процесс, происходящий при постоянной теплоемкости.

Свободным называют движение, возникающее вследствие разности плотностей нагретых и холодных элементарных объемов среды в гравитационном поле.

Средней теплоемкостью называют отношение количества теплоты Q1-2, подведенной к телу и вызвавшей изменение его параметров состояния на конечную величину, к перепаду температур тела (t2t1) в этом процессе.

Стационарным называют поле температур, которое не изменяется с течением времени. В уравнении стационарного поля температур отсутствует время: t f x, y, z.

В соответствии с размерностью пространства, в котором наблюдается изменение температур, различают трех-, двух- и одномерные температурные поля.

Температурным полем называют значения температур в различных точках пространства в данный момент времени.

Теплоемкостью называют теплофизическую характеристику вещества, устанавливающую количественное соотношение между теплотой, переданной в термодинамическом процессе, и изменением температуры рабочего тела.

Теплоемкость зависит от рода материала, температуры и давления и условий протекания термодинамического процесса (теплоемкость, определенную в изобарном процессе, называют изобарной теплоемкостью Ср, в изохорном процессе – изохорной теплоемкостью Сv, в политропном процессе – политропной теплоемкостью Сп).

Термодинамическим процессом называют совокупность состояний термодинамической системы, в которых она находится при переходе из одного равновесного состояния в другое.

Удельный объем – это объем, который занимает единица массы вещества.

Удельной массовой теплоемкостью с, Дж/(кгК), называют отношение теплоемкости вещества к его массе.

Удельной мольной теплоемкостью c, Дж/(мольК), называют отношение теплоемкости вещества к числу молей вещества.

Удельной объемной теплоемкостью с, Дж/(м3К), называют отношение теплоемкости вещества к объему, который оно занимает при нормальных физических условиях.

1. Теплотехника: учебник / ред. А. П. Баскаков. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Бастет, 2010. - 328 с.

2. Теплотехника: учеб. для вузов / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Г. М. Камфер. 3е изд., испр. М. : Высшая школа, 2002. 673 с.

3. Ерофеев В. Л. Теплотехника: учебник / В. Л. Ерофеев, П. Д.

Семенов, А. С. Пряхин. М. : Академкнига, 2006. 456 с.

Физические параметры сухого воздуха при давлении 101325 Па Температура Плотность

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общие методические указания по проведению лабораторных Лабораторная работа №1…………………………………………… Лабораторная работа №2…………………………………………… Словарь терминов…………………………………………………... Библиографический список………………………..………….……

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕПЛОТЕХНИКА»

Составитель Виталий Иванович Подгурский Отпечатано в подразделении оперативной полиграфии УМУ СибАДИ

Похожие работы:

«Министерство образования и науки Красноярского края краевое государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение) Красноярский аграрный техникум Документационное обеспечение управления Методические указания и контрольные вопросы для студентов заочного отделения 1 курса Красноярск - 2013 Методические указания Данные методические указания предназначены для студентов, реализующих Федеральный государственный...»

«Утверждаю Утверждаю Председатель Совета УМО Председатель Совета УМО по юридическому образованию вузов по юридическому образованию вузов Российской Федерации Российской Федерации Ректор МГУ имени М.В. Ломоносова, Ректор Университета академик РАН имени О.Е. Кутафина (МГЮА) В.А. Садовничий В.В. Блажеев _ _2014 г. _ _2014 г. Положение о порядке присвоения учебным изданиям грифа Учебно-методического объединения по юридическому образованию вузов Российской Федерации по направлению подготовки 030900...»

«1 Публикации 2004 года Учебное пособие: Основы компьютерного моделирования систем / Артемкин Д.Е., Баринов В.В., Овечкин Г.В., Степнов И.М. // Под ред. А.Н. Пылькина - М., 2004. Авторские свидетельства: Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Устройство многопорогового декодирования линейных кодов для гауссовских каналов // Решение о выдаче патента по заявке №2004130722 от 28.10.04 Монографии : Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник. М.: Горячая линия –...»

«:APOGEE Prepress 7.0 для Windows и Macintosh Учебное пособие Версия документа 7.0.1 ru 2 ТОРГОВЫЕ МАРКИ, АВТОРСКИЕ ПРАВА И ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОГЛАШЕНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Trademarks, Copyright Agfa и ромб Agfa - торговые марки Agfa-Gevaert N.V. или его филиалов. and EULA Apogee - торговая марка Agfa Graphics N.V. Не упомянутые здесь имена и названия продукта, являются торговыми марками или зарегистрированными торговыми марками их соответствующих владельцев. Для получения дополнительной информации о...»

«МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ И ЗАЩИТЕ КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ ПО ТРУДОВОМУ ПРАВУ 1. Назначение, цели и требования, предъявленные к курсовой работе Для выработки у студентов умения всесторонне анализировать современные явления общественной жизни, практического закрепления, углубления и расширения теоретических знаний, приобретения опыта работы с нормативными правовыми актами, относящимися к определенной отрасли права, учебным планом предусмотрено написание курсовых работ. Курсовая...»

«КОНТРОЛИРУЕМАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине Конституционное право Самостоятельная работа является одним из видов организации учебного процесса в высшем учебном заведении. Целями самостоятельной работы по дисциплине Конституционное право являются приобретение студентами навыков самостоятельного изучения научной и учебной литературы по указанным темам; формирование умения анализировать нормативно-правовые акты, регламентирующие...»

«Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский юридический институт Федеральной службы Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков Кафедра административного права (кафедра № 3) УТВЕРЖДАЮ Начальник кафедры административного права подполковник полиции _Н.Н. Цуканов _ февраля 2013 г. ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИКУМА ПО ДИСЦИПЛИНЕ АДМИНИСТРАТИВНОЕ ПРАВО ДЛЯ СЛУШАТЕЛЕЙ И СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ...»

«3.3. УПРАВЛЯЕМАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ Методические указания Самостоятельная работа является одним из видов организации учебного процесса в высшем учебном заведении. Целями самостоятельной работы по дисциплине Международное частное право являются: - приобретение студентами навыков самостоятельного изучения нормативных правовых актов, а также научной и учебной литературы по указанным темам. - получение знаний о формировании международного частного права, основных его институтах,...»

«Методические рекомендации по заполнению судьями и федеральными государственными гражданскими служащими аппаратов судов справок о доходах, об имуществе и обязательствах имущественного характера (Утверждены Судебным департаментом при Верховном Суде Российской Федерации 29 ноября 2012 года, Верховным Судом Российской Федерации 5 декабря 2012 года, Высшим Арбитражным Судом Российской Федерации 14 декабря 2012 года, Конституционным Судом Российской Федерации 20 декабря 2012 года) Настоящие...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЛАНЫ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА ПРОКУРОРСКИЙ НАДЗОР В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Методические рекомендации для студентов 5 курса дневного отделения по специальности 030501 Юриспруденция Издательство Самарский университет 2006 1 Печатается по решению Редакционно-издательского совета Самарского...»

«Комплексная сексолого-психиатрическая экспертиза обвиняемых в многоэпизодных сексуальных правонарушениях: методические рекомендации, 2010, 20 страниц, 5860021283, 9785860021280, ГНЦССП, 2010. В работе рассмотрен алгоритм проведения комплексной сексолого-психиатрической экспертизы обвиняемых в многоэпизодных сексуальных правонарушениях Опубликовано: 7th June Комплексная сексолого-психиатрическая экспертиза обвиняемых в многоэпизодных сексуальных правонарушениях: методические рекомендации СКАЧАТЬ...»

«Бюллетень новых поступлений за май 2014 года Б Брызгалина Елена Владимировна. 1 Концепции современного естествознания: учебник / Брызгалина Б 896 Елена Владимировна. - Москва: Проспект, 2013. - 496с. - На обл. в подзаг.: Научная космология и космогония. Развитие наук о природе; Природа и общество; нанотехнологии; Концепции эволюционизма. ISBN 978-5-392-09191-1 (в обл.) : 464-49р. Концепции современного естествознания: учебник для вузов Б 2 (направ. 050100 Естественнонауч. образование) / Ю. К....»

«Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина Кафедра информационно-измерительных систем Ю.А. Дадаян Методическое пособие к выполнению курсового проекта “Датчик давления” Для студентов специальности 200106 “Информационно-измерительная техника и технологии”. Москва, 2008 г УДК 621.317.39(075.8) Дадаян Ю.А. Методическое пособие к выполнению курсового проекта “Датчик давления”. - М.: РГУ нефти и газа им....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тверской государственный университет УТВЕРЖДАЮ Декан факультета ИЯиМК Л.М. Сапожникова 2012 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине КОНСТИТУЦИОННОЕ (ГОСУДАРСТВЕННОЕ) ПРАВО ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАН для студентов 4 курса очной формы обучения специальности 032301 РЕГИОНОВЕДЕНИЕ Обсуждено на заседании Автор кафедры конституционного права 2012 г....»

«КОНСОРЦИУМ ЖЕНСКИХ НЕПРАВИТЕЛЬСТВЕННЫХ ОБЪЕДИНЕНИЙ Домашнее насилие: социально-правовой аспект часть 1 Москва-2009 Консорциум женских неправительственных объединений благодарит за финансовую поддержку при проведении исследования и подготовке настоящего издания Некоммерческое партнерство Независимая организация В поддержку гражданского общества. Домашнее насилие: социально-правовой аспект. Учебно-методическое пособие под общей редакцией Е.Н.Ершовой, при участии С.Г.Айвазовой. Консультант проекта...»

«Балашов А. И., Котляров И. Д., Санина А. Г. Управление человеческими ресурсами: Учебное пособие. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2012. — 320 с: ил. — (Серия Учебное пособие). ISBN 978-5-459-00330-7 В учебном пособии рассматривается теоретическое и практическое управление человеческими ресурсами в коммерческой организации. Детально анализируются следующие аспекты HR-менеджмента: проектирование и коммуникация в организации, комплектование штата сотрудников и методы работы с...»

«Методические указания по написанию контрольных работ по дисциплине Назначение наказания по российскому уголовному праву Контрольная работа – одна из форм контроля за усвоением студентами знаний по дисциплине Назначение наказания по российскому уголовному праву. Контрольная работа является самостоятельным исследованием студента и может носить научный характер. Подготовка и выполнение контрольной работы способствует формированию у студента навыков к самостоятельному научному творчеству, повышению...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ЧЕЛЯБИНСКИЙ ОБЛАСТНОЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР Методические указания по составлению отчетных форм государственного статистического отчета за 2013 год Челябинск 2013 г. Методические указания разработаны для врачей, медицинских статистиков, организаторов здравоохранения органов управления и учреждений здравоохранения муниципальных образований Челябинской области, государственных учреждений и унитарных предприятий,...»

«В.А. Мельников Административное право Российской Федерации (Общая часть) Волгоград 2004 г. Рецензенты: доктор. юрид. наук, профессор В.А. Юсупов; канд. юрид. наук, профессор В.А. Озолин Мельников В.А. Административное право Российской Федерации (Общая часть): Учебное пособие. – Волгоград: Издательство Волгоградской академии МВД России, 2004. - с. В учебном пособии рассмотрены основные вопросы общей части курса Административное право РФ При их рассмотрении автор использует основные концепции,...»

«УДК 379.85(075.8) ББК 75.81я73 МИНОБРНАУКИ РОССИИ У 91 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА (ФГБОУ ВПО ПВГУС) Кафедра Туризм и рекреация Рецензент к.и.н., доц. Егоренко О. А. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине Правовое регулирование в туризме для студентов специальности 100201.65 Туризм и направления 100200.62 Туризм Учебно-методический комплекс по дисциплине ПравоУ 91 вое...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.